THBC太阳电池结构及其制备方法

本发明涉及的是一种太阳电池领域的技术，具体是一种隧穿氧化物钝化异质结背接触(thbc)太阳电池结构及其制备方法。

背景技术：

1、隧道氧化物钝化接触背接触(tbc)太阳电池将叉指式背接触(ibc)电池与topcon电池技术相结合，利用了topcon结构低成本和高效率潜力的优势，但是，目前tbc太阳电池背面的p+多晶硅制备难度较大，限制了界面钝化和载流子收集效果的充分发挥；并且由于正面无电极，晶硅衬底所有光生载流子需要传输到背面被电极收集，增加了电池前表面附近光生载流子的收集难度。现有晶硅异质结太阳能电池的载流子传输距离较长，对硅衬底和钝化膜的质量要求较高，而现有的异质结背接触(hbc)太阳能电池则仅实现钝化功能外无法传输载流子。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种thbc太阳电池结构及其制备方法，利用异质结(shj)太阳电池具有优越的界面钝化特性，将tbc太阳电池中钝化较差的p+多晶硅替换为p+氢化非晶硅或者p+氢化微晶硅；同时在电池前表面插入前表面场(fsf)或者前漂浮结(ffe)，提高晶硅衬底前表面光生载流子向背面的传输距离，从而显著提高tbc太阳电池背面p+区域界面钝化和载流子传输性能。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、本发明涉及一种thbc太阳电池结构，包括：衬底、依次设置于衬底的前表面一侧的n+前表面场层或p+前漂浮结层、氧化铝钝化层和氢化氮化硅减反射层；依次设置于衬底的背表面一侧的隧穿氧化层、磷掺杂的n+多晶硅层、硼掺杂的p+非晶硅层或者微晶硅层、氢化氮化硅钝化层和金属电极。

4、所述的衬底为工业级晶向为(100)的n型cz单晶硅片。

5、本发明涉及上述thbc太阳电池结构的制备方法，将预处理后的衬底通过高温扩散的方式在正面形成n+前表面场fsf层后，采用高温热氧化的方式在背面形成sio2层；再通过掩膜的方式在sio2层上依次沉积磷掺杂的n+多晶硅层和硼掺杂的p+非晶硅层后，进一步沉积氢化氮化硅钝化层后，在n+前表面场层上依次沉积al2o3钝化层和sinx:h减反射层；最后在氢化氮化硅钝化层上通过丝网印刷的方式制备ag/al和ag电极。

6、所述的前表面ffe层以及前表面fsf层均采用高温扩散掺杂实现。

7、所述的前表面ffe层硼掺杂浓度范围8×1018～1×1020cm-3，掺杂结深范围0.8～2.0μm。

8、所述的前表面fsf层磷掺杂浓度范围5×1019～1×1021cm-3，掺杂结深范围1.0～2.5μm。

9、技术效果

10、本发明采用p+氢化非晶硅或者p+氢化微晶硅，增强了tbc太阳电池背面p+区域的钝化和对载流子的收集能力；在正面插入前表面场fsf或者前漂浮结ffe，其中fsf层具有场效应钝化的作用，ffe层具有由电压梯度所产生的“泵浦效应”的效果，均能增加晶硅衬底前表面光生载流子向背面的传输距离，从而提高电池的短路电流密度。与现有技术相比，本发明使得短路电流密度jsc提高0.2～0.35ma/cm2，开路电压voc提高10～20mv；p+氢化微晶硅可以使得jsc提高0.3～0.48ma/cm2，voc提高3～7mv；前表面场fsf层的运用可以使得jsc提高0.25～0.35ma/cm2，前漂浮结ffe层可以使得jsc提高0.5～0.7ma/cm2，voc均保持不变。

技术特征：

1.一种thbc太阳电池结构，其特征在于，包括：衬底、依次设置于衬底的前表面一侧的n+前表面场层或p+前漂浮结层、氧化铝钝化层和氢化氮化硅减反射层；依次设置于衬底的背表面一侧的隧穿氧化层、磷掺杂的n+多晶硅层、硼掺杂的p+非晶硅层或者微晶硅层、氢化氮化硅钝化层和金属电极。

2.根据权利要求1所述的thbc太阳电池结构，其特征是，所述的衬底为工业级晶向为(100)的n型cz单晶硅片。

3.根据权利要求1所述的thbc太阳电池结构，其特征是，所述的前表面ffe层硼掺杂浓度范围8×1018～1×1020cm-3，掺杂结深范围0.8～2.0μm；所述的前表面fsf层磷掺杂浓度范围5×1019～1×1021cm-3，掺杂结深范围1.0～2.5μm。

4.一种权利要求1-3中任一所述thbc太阳电池结构的制备方法，其特征在于，将预处理后的衬底通过高温扩散的方式在正面形成n+前表面场fsf层后，采用高温热氧化的方式在背面形成sio2层；再通过掩膜的方式在sio2层上依次沉积磷掺杂的n+多晶硅层和硼掺杂的p+非晶硅层后，进一步沉积氢化氮化硅钝化层后，在n+前表面场层上依次沉积al2o3钝化层和sinx:h减反射层；最后在背面氢化氮化硅钝化层上通过丝网印刷的方式制备ag/al和ag电极。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征是，具体包括：

6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征是，所述的前表面ffe层以及前表面fsf层均采用高温扩散掺杂实现。

7.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征是，所述的第一和第二掩膜版结构相同且中心对称设置，使得其孔位呈插指式分布，其中：第一掩膜版未覆盖区域用于制备n+多晶硅；第二掩膜版未覆盖区域用于制备p+非晶硅。

技术总结
一种THBC太阳电池结构及其制备方法，包括：衬底、依次设置于衬底的前表面一侧的n<supgt;+</supgt;前表面场层或p<supgt;+</supgt;前漂浮结层、氧化铝钝化层和氢化氮化硅减反射层；依次设置于衬底的背表面一侧的隧穿氧化层、磷掺杂的n<supgt;+</supgt;多晶硅层、硼掺杂的p<supgt;+</supgt;非晶硅层或者微晶硅层、氢化氮化硅钝化层和金属电极。本发明利用异质结(SHJ)太阳电池具有优越的界面钝化特性，将TBC太阳电池中钝化较差的p<supgt;+</supgt;多晶硅替换为p<supgt;+</supgt;氢化非晶硅或者p<supgt;+</supgt;氢化微晶硅；同时在电池前表面插入前表面场(FSF)或者前漂浮结(FFE)，提高晶硅衬底前表面光生载流子向背面的传输距离，从而显著提高TBC太阳电池背面p<supgt;+</supgt;区域界面钝化和载流子传输性能。

技术研发人员：沈文忠,丁东,李正平,黄环佩
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/11/21